铁矿粉气基直接还原过程中铁晶须生长观察

采用五段式卧式加热炉装置,对5种粒度范围的巴西CVRD矿粉进行了不同温度、不同气氛条件下的气基直接还原实验,还原后得到各个条件下具有不同表面颗粒形貌的矿粉样.对还原后的矿粉样进行金属化率检测和扫描电镜下微观形貌观察,发现不同的还原条件对铁矿粉还原过程中矿粉颗粒形貌及颗粒表面铁晶须的生长状况具有重要影响,研究发现,可以从还原条件来控制矿粉颗粒的还原状况及颗粒表面形貌,从而改善气基直接还原中的颗粒黏结状况.

碳包覆对磁铁矿粉等温还原的影响研究

采用水热炭法制备碳包覆钒钛磁铁矿,在温度分别为600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃及CO气氛中恒温2 h,研究碳包覆矿粉的还原情况,分析还原后物质的形貌及物相组成。结果表明,碳包覆能够提高钒钛磁铁矿的还原程度,即能够提高还原后的金属化率,碳的存在既能发生气化反应有利于磁铁矿的还原,也能抑制钒钛磁铁矿还原过程中铁晶须的生长。

CO气氛下CaO对铁晶须生长影响的原位观察和机理研究

利用光学体视显微镜和高温热台对CO气体还原Fe2O3过程进行原位观察,并结合扫描电镜、能谱和红外光谱分析,研究掺入CaO对还原过程中铁晶须生成和生长机理的影响.实验结果表明:铁晶须是在实现FeO→Fe转变时形成和不断生长的;CaO对氧化铁的还原有抑制作用,当掺入CaO质量分数≥8%时,没有铁晶须生成和生长.因此,可以通过控制CaO掺入量的方式抑制铁晶须的生成和生长,进而减少矿粉颗粒团聚的发生.

铁精矿内配生物质直接还原的研究

采用碳中性、清洁、可再生的生物质作为还原剂,对铁精矿内配生物质直接还原及其还原行为进行研究。研究结果表明:铁精矿内配生物质在直接还原前期快速产生CO、H_(2)、CmHn、CO_(2)、H_(2)O等,在反应罐内形成最高可达16 k Pa的压力,有利于生物质热解后在铁精矿颗粒表面及孔隙内沉积生物质炭及其原位气化,生成H2和CO,并与铁氧化物还原反应构成耦合作用,显著促进了铁氧化物低温快速还原。与传统的未反应核模型不同,新生的金属铁向气流方向迁移和聚集,形成了纤维状的金属铁晶须。提高还原温度和延长还原时间能够加快铁晶须的迁移和生长,在还原温度为1040℃和还原时间为50 min的条件下,海绵铁金属化率高达97.21%,铁晶须的宽度达4~10μm。

基于交互正交试验的铁矿粉流态化还原影响因素研究

采用交互正交试验法,以铁矿粉流态化还原产物的金属化率为因变量,选取还原温度、还原时间、气体线速度和还原压力为自变量,通过极差和方差分析探究了各操作参数及其交互作用对铁矿粉流态化还原的影响。结果表明,4个因素以及因素间的交互作用对铁矿粉流态化还原产物金属化率影响的大小顺序为:还原温度>气体线速度>还原时间>还原压力>还原温度与气体线速度交互作用>还原温度与还原压力交互作用>还原时间与气体线速度的交互作用>还原压力与气体线速度交互作用>还原温度与还原时间的交互作用>还原压力与还原时间交互作用;较高的还原温度有助于晶须之间的结合、形成更致密的结构;较高的气体线速度改善了流态化还原反应的动力学条件,有助于铁矿粉流态化还原。

钛酸铁钠晶须增强FEVE防腐耐磨复合涂层的制备与性能

以三氟氯乙烯/四氟乙烯-烷基乙烯基醚/酯(FEVE)为基料,钛酸铁钠(NaFeTiO_4)晶须为主要减摩耐磨填料,通过液相共混法制备兼具减摩耐磨防腐的无机-有机氟碳复合涂层材料,研究填料在树脂基体中的分散性及填料对涂层减摩耐磨性、防腐蚀性的影响。通过X线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对钛酸铁钠晶须晶型、形貌及晶须在复合涂层中的分散性能进行表征。采用摩擦磨损试验机对涂层摩擦磨损性能进行评价,通过电化学交流阻抗对涂层防腐蚀性能进行评价。结果表明:钛酸铁钠晶须能够均匀稳定地分散在涂层基体中,当钛酸铁钠晶须的添加量为FEVE树脂质量的5%时,涂层的摩擦因数由0.854降低至0.709,体积磨损量由0.17 mm3降低至0.017 mm^3,耐磨性能提升近10倍,同时复合涂层具有优异的防腐蚀性能。

钛酸铁钠晶须/FEVE复合涂层的制备及其耐磨防腐性能

目的为提升氟碳涂层的耐磨和防腐性能。方法采用KH550对钛酸铁钠晶须进行改性,并将改性晶须分散于氟碳树脂(FEVE)中,制备钛酸铁钠晶须/FEVE复合涂层。采用红外光谱、接触角、光学显微镜、金相显微镜和扫描电镜等表征方法,分析了改性前后钛酸铁钠晶须的变化及其在树脂中的分散性。采用电化学交流阻抗研究了涂层在模拟海水中的电化学腐蚀行为。采用摩擦磨损试验机研究了涂层的摩擦学性能。结果钛酸铁钠晶须经改性后,接触角由14.5°增大为111°,呈现出优异的疏水性,能够均匀分散于FEVE中。交流阻抗测试结果表明,复合涂层的防护性能随晶须含量的增加呈现先提升后降低的趋势,当晶须质量分数为10%时,复合涂层的电化学阻抗高达1011?·cm2,优于纯氟碳涂层,呈现出优异的耐腐蚀性能。晶须含量过高时,因晶须交联形成网络结构而降低了涂层的防腐性能。钛酸铁钠晶须的添加同时大幅提升了FEVE涂层的耐磨性能,晶须质量分数为5%的复合涂层表现出最优的摩擦学性能,体积磨损量低至0.0164mm3,较纯FEVE涂层提升11.2倍。结论钛酸铁钠晶须/FEVE复合涂层具备优异的耐磨防腐性能,能有效降低实际工况中的涂层损伤,延长涂层的使用寿命。

还原流化床内铁的析出形态与铁矿粉的粘结行为

用电子扫描电镜分析和探讨了铁矿粉在还原流化床中的粘结行为与金属铁析出形态的关系。结果表明，在不同的还原条件下，金属铁将以不同的形态析出，而铁矿粉在还原流化床中的粘结行为又受金属铁析出形态的影响。在一定温度下，粘结现象主要是由铁晶须引起的。最后，为熔融还原流化床提出了一种新的、有效的预防粘结措施。

CO气氛下CaO、MgO对金属铁析出微观形貌的影响

采用原位观察和同步热分析的方法,研究了CaO和MgO对氧化铁气基还原过程中金属铁的成核和生长过程的影响。并结合扫描电镜、能谱和红外光谱等分析,从微观角度揭示矿相组成CaO、MgO对气体还原时气固界面上金属铁析出行为的影响机理。实验结果表明,CaO和MgO通过改变FeO→Fe转变速率来影响金属铁析出形态。其中掺入MgO是通过降低还原速率的方式抑制铁晶须生长,掺入质量分数达2%即可完全消除铁晶须;而CaO通过加速还原来抑制铁晶须生长,掺入质量分数达8%时铁晶须消失。

CO气氛下MgO对Fe_2O_3还原时金属铁析出微观行为的影响

利用高温光学体视显微镜和高温热台研究MgO对CO还原Fe2O3中铁晶须成核、生长的影响,并结合SEM、EDS、TG、红外光谱等,从微观角度揭示MgO对还原过程气固界面上金属铁的析出形态的影响机理。结果表明,掺入MgO能有效改变氧化铁还原后析出铁的形态,抑制了铁晶须成核和生长;当掺入质量分数超过2%时,还原后金属铁全部以层状晶析出,无铁晶须形成。

MgO对赤铁矿压团还原膨胀性能的影响

为探究MgO对球团还原膨胀性能的影响机理,分阶段还原了添加不同MgO纯试剂的赤铁矿压团(Fe_2O_3→Fe_3O_4、Fe_3O_4→FeO和FeO→Fe三个阶段),同时利用扫描电镜对还原产物进行表征。结果表明,当压团添加MgO含量分别为0%、2%和4%时,在还原第一阶段压团还原膨胀率分别为11.06%、5.63%、3.85%,随着MgO含量的增加压团还原膨胀率逐渐降低。还原第二阶段加入MgO的压团还原膨胀率依然随MgO含量的增加而降低。在还原第三阶段,MgO的添加抑制了铁晶须的生长,添加MgO含量分别为0%、2%和4%时,压团还原膨胀率分别为28.33%、15.21%和10.91%。

新疆什可布台铁矿还原膨胀机理

用X光透射装置研究煤还原新疆什可布台矿还原膨胀特性,发现反应性好的义马煤还原矿石发生恶性膨胀。用光学显微镜和扫描电镜观察了还原后矿石的微观结构变化,电镜下观察到“铁晶须”的存在。X射线衍射分析测量晶胞常数表明,铁氧化物晶格中渗入了杂质,促使“铁晶须”的生长,导致矿石还原时出现恶性膨胀。高温快速还原能减轻膨胀,降低粉化率。

无烟煤碳包覆磁铁矿粉还原行为研究

采用磁铁矿粉表面碳包覆的方法来抑制矿料粘结失流,试验使用无烟煤为碳源,分析了无烟煤包覆磁铁矿粉在不同温度下还原后的微观变化,并结合能谱与XRD对抑制效果进行分析。研究发现,碳和磁铁矿粉的还原反应过程是Fe3O4→FeO→Fe的转化过程,且同时发生。以无烟煤为碳源包覆的磁铁矿粉对矿粉粘结失流的抑制效果较差。

铁矿球团还原膨胀机理及影响因素的研究进展

铁矿球团在还原过程中通常会伴随体积的膨胀,如果发生异常膨胀或恶性膨胀则会严重妨碍炼铁生产的顺行。开展铁矿球团还原膨胀机理和影响因素研究,有利于制备出低还原膨胀率球团,改善高炉运行状况。从物相转变、铁晶须生长、还原反应速率以及碳沉积等方面归纳了引发铁矿球团还原膨胀的机理。指出了生产工艺制度、熔剂、杂质元素以及还原气氛等因素对球团还原膨胀产生造成的影响,并针对不同影响因素的还原膨胀抑制方法进行了简要评述。

CO还原Fe_2O_3过程中金属铁析出的微观行为

通过原位观察和同步热分析的方式,研究气固两相界面还原反应时金属铁析出形态、矿相结构演变过程,明确金属铁的析出形态与显微结构、黏结特性之间的关系。结果表明,CO气氛下Fe2O3还原时金属铁主要以纤维状生成的铁晶须为主,还原速率是决定这种形态差异的主要原因;在Fe2O3→Fe3O4→FeO中只会因晶格转变产生体积大小变化,且伴有裂纹和孔洞的发生,没有铁晶须生成;在FeO→Fe中出现铁晶须形核和生长,且铁晶须是100%的纯金属铁。要避免铁晶须生成,就要在FeO→Fe转变时抑制铁原子的定向迁移。

流态化还原铁精粉粘结过程试验研究

采用热态可视化流化床装置研究了铁精粉流态化还原过程,描述了流化床粘结失流过程的一些宏观表现和颗粒的微观变化。研究发现,失流后不同还原剂引起的料层膨胀程度明显不同,例如用H2作还原剂时料层膨胀40%左右,而用CO时膨胀会达到82%,而且颗粒间的粘结强度也与还原剂的种类有关。同时,适当降低还原温度可以延缓失流的发生也得到了验证,而且CO比H2更为明显。微观上发现这些差异皆与不同还原剂引起的铁晶体不同形态有关。

烟煤包覆磁铁矿粉的还原行为分析

为了抑制铁矿粉在流化态还原过程中发生粘结失流,采用了烟煤包覆磁铁矿粉的方法。针对还原过程中矿粉形貌研究了烟煤包覆磁铁矿粉的还原行为,对不同温度下烟煤包覆磁铁矿粉的还原试样进行了SEM、EDS、XRD表征,并进行了对比分析。结论证实了升温可以有效提高固体碳与铁矿粉的反应进程,以及烟煤碳包覆磁铁矿粉可以有效地抑制铁晶须的生成。

碳包覆不同形貌纳米铁氧化物的还原分析

为了抑制铁矿粉在还原过程中铁晶须的生长,采用水热炭化法对球状、棒状2种不同形貌的纳米氧化铁进行了碳包覆,并用热重法对碳包覆铁氧化物的还原行为进行了研究。同时,采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析了铁氧化物、碳包覆铁氧化物还原后样品的形貌。结果表明,与普通铁矿粉相比,纳米氧化铁还原温度大幅降低;升温速率越小,越有利于析炭反应在氧化铁表面进行;球状氧化铁比棒状氧化铁还原过程中更易生成须状物,碳包覆可以有效抑制氧化铁还原过程中须状物的产生。